了解天文的同学都知道,行星会沿着一定的轨道绕太阳运动,那么,这是什么原因造成的呢?下面我们就来学习太阳与行星间的引力。
太阳与行星间的引力
随着航天科技的发展,人们已经得知行星会以太阳为中心点做与那周运动,而且轨道、速度都相对固定,结合我们前面所学习的万有引力,可以知道这是由于太阳与行星间有互相作用的引力,并且由于太阳的质量远大于行星,因此这种引力主要表现为太阳对行星的引力。也就是说,行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力。
太阳与行星间的引力公式
根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式:
1、设行星质量为m,速度为v,行星到太阳的距离为r,则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为F=m^2v/r;
2、天文观测难以直接得到行星运动的速度v,但是可以得到行星公转的周期T,它们之间的关系为v=2πr/T;
把这个结果代入上面向心力的表达式,整理后得到F=4π^2mr/T^2;
3、不同行星的公转周期是不同的,F跟r关系的表达式中不应该出现周期T,所以要设法消去上式中的T。为此,把开普勒第三定律r^3/T^2=k变形为T^2=r^3/k,代入上式便得到F=4π^2k·m/r^2。
以上就是太阳与行星间的引力。从F=4π^2k·m/r^2这一公式可以得知,太阳与行星间的引力与行星质量、行星到太阳的距离以及太阳的k值有关。